一种电推进羽流对星敏感器光干扰试验系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电推进羽流对星敏感器光干扰试验系统，包括：星敏感器、星敏模拟器、电推力器和羽流收集装置；通过星敏感器相对电推力器的喷口的位置的布局设计，结合星敏模拟器，可以在电推进空间羽流光影响的情况下，实现对星敏视场受扰情况的测试，解决了等离子体羽流的光干扰测试量化问题，为卫星敏感器视场布局提供设计依据。

【技术实现步骤摘要】
一种电推进羽流对星敏感器光干扰试验系统
本专利技术属于等离子体测试
，尤其涉及一种电推进羽流对星敏感器光干扰试验系统。
技术介绍
电推进是一种新型航天动力系统，具有高比冲的突出优势，是现阶段国际上先进航天器的标志性技术之一。在国内，开发中的东方红三号B、东方红四号增强型、东方红五号等公用平台均需要使用电推进才能实现承载能力提升的需求。电推进应用是一把双刃剑，优势显著，但技术复杂、应用风险高。电推进羽流与传统化学推进羽流不同，除了稀薄流动问题以外，还是一个包含大量带电粒子的等离子体流动问题，电推进羽流会引起的航天器力、热方面的效应，会产生干扰力(力矩)或造成航天器表面温度升高和材料损坏，还会引起航天器表面的充放电效应，在中和器失效或中和程度不够都将增加高压放电的可能性；为太阳电池阵提供泄漏通道，形成寄生电流损失，造成太阳电池功率的下降，羽流本身的光效应还可能会影响航天器外部的光敏感设备正常工作。为此，有必要开展针对电推进羽流的各项科学问题的基础研究。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种电推进羽流对星敏感器光干扰试验系统，以实现整星羽流光干扰效应的地面验证分析和试验设计。为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种推进羽流对星敏感器光干扰试验系统，包括：星敏感器、星敏模拟器、电推力器和羽流收集装置；其中，星敏感器、星敏模拟器、电推力器和羽流收集装置设置在真空容器内；星敏感器视场中心轴线与星敏模拟器光轴中心相重合；羽流收集装置设置在电推力器的喷口的远端；电推力器，用于产生稳定等离子羽流；羽流收集装置，用于吸收电推力器喷射的等离子羽流；星敏模拟器，用于模拟恒星的辐射特征和几何特征，提供恒星的亮度、恒星的光谱和恒星动静态星图；星敏感器，用于敏感星敏模拟器所模拟的恒星的位置偏差和姿态偏差。在上述电推进羽流对星敏感器光干扰试验系统中，还包括：安装支架；星敏感器与星敏模拟器通过所述安装支架安装并固定；其中，所述安装支架上布置有定位销，以确保星敏感器视场中心轴线与星敏模拟器光轴的同轴度为0.1mm。在上述电推进羽流对星敏感器光干扰试验系统中，羽流收集装置的收集面垂直于电推力器的喷口轴线，且，羽流收集装置的收集面的面积包络电推力器的喷口的羽流全角30°的面积。在上述电推进羽流对星敏感器光干扰试验系统中，还包括：供电供气设备；电推力器在供电供气设备的作用下产生稳定等离子羽流，以使电推力器工作在额定工作点时，输出稳定度优于5％。在上述电推进羽流对星敏感器光干扰试验系统中，还包括：处理器，用于：选取星敏模拟器所采集的图像中星点周围50×50的范围作为运算范围，计算所述运算范围内的图像的均值和方差值，得到图像计算结果；采用u-σ图像滤波算法对所述图像计算结果进行滤波处理，得到滤波处理结果；根据所述滤波处理结果，采用星点识别算法，解算得到星点位置和星点总能量；对星敏模拟器所采集的图像进行遍历、解算得到各图像对应的星点位置和星点总能量；对星敏模拟器所采集的图像进行统计，确定各试验阶段对应的总能量平均值和峰值能量；根据能量平均值和峰值能量的下降百分比，确定羽流对星点能量的影响程度。本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术公开了一种电推进羽流对星敏感器光干扰试验系统，结合卫星布局特点制定基于星敏感器和星敏模拟器的组合验证方法，具有较强的工程应用价值，保障了工程评估的有效性，对星点位置变化、星点能量变化和杂光情况得到了有效识别，有效实现了对羽流光干扰的评估，进而实现整星羽流光干扰效应的地面验证分析和试验设计。(2)本专利技术公开了一种电推进羽流对星敏感器光干扰试验系统，通过星敏感器相对电推力器喷口位置的布局设计，结合星敏模拟器，可以在电推进空间羽流光影响的情况下，实现对星敏视场受扰情况的测试，解决了等离子体羽流的光干扰测试量化问题，为卫星敏感器视场布局提供设计依据。(3)本专利技术公开了一种电推进羽流对星敏感器光干扰试验系统，克服了电推进羽流光干扰效应测量难点，克服了星敏感设备真空环境测试和防护难点，实现了电推进羽流对星敏感器光干扰试验与评估，可以应用于高轨通信卫星的电推进系统，为羽流光污染危害评估和防护提供设计改进依据，并可以依据试验验证和评估改进效果，指导性提出合理、有效的防护方法。附图说明图1是本专利技术实施例中一种电推进羽流对星敏感器光干扰试验系统的布局示意图；图2是本专利技术实施例中又一种电推进羽流对星敏感器光干扰试验系统的布局示意图；图3是本专利技术实施例中一种电推进羽流对星敏感器光干扰试验系统的结构框图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术公共的实施方式作进一步详细描述。本专利技术公开了一种电推进羽流对星敏感器光干扰试验系统，按整星布局包络设计星敏视场与电推力器羽流相对视场区，保证电推进羽流对星敏感器光干扰评估结果能应用于所有高轨通信卫星平台。本专利技术结合实际工程问题，创新性提出试验的布局设计、保障设计、试验的流程设计以及试验的数据处理方法，通过数据处理，实现对不同电推进点火阶段中星敏感器采集数据的星点位置、星点能量和杂光能量等变化规律进行分析，以获得不同位置的星敏精度变化范围。另外，通过详细的电推进羽流光干扰试验流程设计，可以为后续电推进工程应用的评估提供完整的解决方案。参照图1，示出了本专利技术实施例中一种电推进羽流对星敏感器光干扰试验系统的布局示意图。在本实施例中，所述电推进羽流对星敏感器光干扰试验系统，包括：星敏感器、星敏模拟器、电推力器和羽流收集装置。其中，星敏感器、星敏模拟器、电推力器和羽流收集装置设置在真空容器内；星敏感器视场中心轴线与星敏模拟器光轴中心相重合；羽流收集装置设置在电推力器的喷口的远端。在本实施例中，星敏感器与电推力器之间的相对布局应覆盖工程实际应用范围内的所有工况：(1)星敏感器与电推力器之间的相对布局可依据卫星实际布局位置来确定，如图1所示。(2)极限布局(最恶劣布局)，即星敏视场完全穿过羽流的影响测试，作为限值指标提供给卫星总体设计师，如图2，示出了本专利技术实施例中又一种电推进羽流对星敏感器光干扰试验系统的布局示意图。在本实施例中，电推力器，用于产生稳定等离子羽流。羽流收集装置，用于吸收电推力器喷射的等离子羽流。星敏模拟器，用于模拟恒星的辐射特征和几何特征，提供恒星的亮度、恒星的光谱和恒星动静态星图，从而验证星敏感器的恒星识别能力、姿态、极性等功能指标。星敏感器，用于敏感星敏模拟器所模拟的恒星的位置偏差和姿态偏差。优选的，羽流收集装置的收集面垂直于电推力器的喷口轴线，且，羽流收集装置的收集面的面积包络电推力器的喷口的羽流全角30°的面积。在本专利技术的一优选实施例中，参照图3，示出了本专利技术实施例中一种电推进羽流对星敏感器光干扰试验系统的结构框图。如图3，电推进羽流对星敏感器光干扰试验系统，还可以包括：安装支架。优选的，星敏感器与星敏模拟器通过所述安装支架安装并固定。其中，所述安装支架上布置有定位销，以确保星敏感器视场中心轴线与星敏模拟器光轴的同轴度为0.1mm。如图3，电推进羽流对星敏感器光干扰试验系统，还可以包括：供电供气设备。优选的，电推力器在供电供气设备的作用下产生稳定等离子羽流，以使电推力器工作在额定工作点时，输出稳定度优于5％。其中，电推力器工作在额本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电推进羽流对星敏感器光干扰试验系统，其特征在于，包括：星敏感器、星敏模拟器、电推力器和羽流收集装置；其中，星敏感器、星敏模拟器、电推力器和羽流收集装置设置在真空容器内；星敏感器视场中心轴线与星敏模拟器光轴中心相重合；羽流收集装置设置在电推力器的喷口的远端；电推力器，用于产生稳定等离子羽流；羽流收集装置，用于吸收电推力器喷射的等离子羽流；星敏模拟器，用于模拟恒星的辐射特征和几何特征，提供恒星的亮度、恒星的光谱和恒星动静态星图；星敏感器，用于敏感星敏模拟器所模拟的恒星的位置偏差和姿态偏差。

【技术特征摘要】
1.一种电推进羽流对星敏感器光干扰试验系统，其特征在于，包括：星敏感器、星敏模拟器、电推力器和羽流收集装置；其中，星敏感器、星敏模拟器、电推力器和羽流收集装置设置在真空容器内；星敏感器视场中心轴线与星敏模拟器光轴中心相重合；羽流收集装置设置在电推力器的喷口的远端；电推力器，用于产生稳定等离子羽流；羽流收集装置，用于吸收电推力器喷射的等离子羽流；星敏模拟器，用于模拟恒星的辐射特征和几何特征，提供恒星的亮度、恒星的光谱和恒星动静态星图；星敏感器，用于敏感星敏模拟器所模拟的恒星的位置偏差和姿态偏差。2.根据权利要求1所述的电推进羽流对星敏感器光干扰试验系统，其特征在于，还包括：安装支架；星敏感器与星敏模拟器通过所述安装支架安装并固定；其中，所述安装支架上布置有定位销，以确保星敏感器视场中心轴线与星敏模拟器光轴的同轴度为0.1mm。3.根据权利要求1所述的电推进羽流对星敏感器光干扰试验系统，其特征在于，羽流收集装置的收集面垂直于电推力器的喷口轴线...

【专利技术属性】
技术研发人员：温正，周蓉，王敏，王珏，魏鑫，仲小清，林骁雄，李烽，彭维峰，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11